多列多点接触式滚珠轴承及制作方法与流程

1.本发明涉及一种多列多点接触式滚珠轴承及制作方法，该多列多点接触式滚珠轴承及制作方法尤其适用于减速器或行星轮。


背景技术：

2.双列滚珠轴承采用双列深沟球轴形的滚道，滚道与滚珠之间具有很好的密合度，除了能够承受径向负荷外，还能够承受一定范围内作用在轴向两个方向的负荷，双列深沟球轴承适合应用在一个单列深沟球轴承的负荷能力不足的轴承配置。
3.但目前双列滚珠轴承的滚道大多采用拼接的方式进行安装，安装后滚道中会形成缝隙，以四点接触式滚珠轴承某列的下滚道为例，如图1所示，虚线为四点接触式滚珠轴承中的钢球界面，abecd段为下滚道(又称轴承外滚道)轮廓，其中ab段圆弧、cd段圆弧与钢球三者圆心不同，ab段的曲率中心为p，cd段的曲率中心为q，钢球的曲率中心为o。
4.该滚道在加工过程中具体是将滚道分为两半，即ae段和de段，装配时先装配半截滚道(如ae段)，随后装入钢珠，最后再装上剩余半截。
5.从cn00206947.4的附图中也可明显看出，其轴承内圈为分体式。cn210623387u虽然提供了一种多列组合轴承的结构方式，提升了各列滚珠的对中定位装配以及径向和轴向相近的双向承力性能，但其仍然采用了轴承内圈或外圈为分体式。这种方法虽然易于装配，但导致滚道的整体刚度被破坏，轴承的整体刚度降低；制作工艺性变差；此外，分体式制作很难保证两半滚道的贴合度和同轴度等形位精度，而精度上的误差会导致轴承预紧状态的破坏，大大增加钢球磨损的可能性，降低轴承的寿命。
6.因此，亟需提供一种多列多点接触式滚珠轴承以应对多方向高强度大载荷的应用场景。


技术实现要素：

7.本发明提供一种多列多点接触式滚珠轴承及制作方法，主要解决了现有技术中将轴承滚道分为两半后拼接，从而导致滚道的整体刚度被破坏，轴承的整体刚度降低，且滚珠易被磨损的问题；进一步地，本发明的优选方案还解决了单列多点接触式滚珠轴承承受载荷的大小及方向相对局限的问题。
8.本发明的原理在于：
9.首先，通过将现有拼接式滚道调整为一体式滚道，其次，增加滚珠排数并调整各排滚珠的滚道弧面方向，从而提升轴承的强度、增加受力方向及使用寿命；针对滚道弧面方向，可以结合实际应用场合各方向受力情况进行针对性改进，如果各方向相对均匀，也可随机分布。
10.上述方案在实际设计过程中遭遇最大的难点在于，现有轴承全部采用拼接的方式进行安装，克服这一惯用技术手段，从而达到设计目的。由于轴承的滚珠是在滚道内进行工作，如果将滚道直接一次制作成型，滚珠如何装填则显得非常困难；同时，区别于单列滚珠，
多列滚珠的排列及安装，更是指数级的提升了该问题的难度。
11.基于前述情况，本发明采用的思路是，先根据各方向载荷大小将轴承滚道制作成型，再从滚道侧壁上分别开孔，最后进行分列滚珠装填。
12.本发明的具体技术解决方案如下：
13.该多列多点接触式滚珠轴承，包括轴承外圈、轴承内圈，所述轴承外圈上设置有n轴承内滚道，轴承内圈上设置有n个与轴承内滚道相适配的轴承外滚道；所述轴承内滚道和轴承外滚道组成轴承滚道，轴承滚珠设置于轴承滚道内；所述轴承内圈上设置有n个轴向孔，各轴向孔与轴承外滚道位置对应处均设置有滚珠装填孔，滚珠装填孔内设置有防止滚珠脱出的防脱出结构；所述n为自然数，且n≥2。
14.同样地，也可以将相关部件全部设置在轴承外圈上。
15.进一步地，所述各轴承滚道的截面包括至少一段与所述截面圆心不重合的圆弧，且各轴承滚道的圆弧随机设置。
16.进一步地，所述n为2时，
17.第一轴承滚道包含四段异心的圆弧，每段占截面周长的1/4；
18.第二轴承滚道包含四段异心的圆弧，每段占截面周长的1/4；
19.第一轴承滚道的圆弧和第二滚道的圆弧相同。
20.进一步地，所述n为2时，
21.第一轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；
22.第二轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；
23.第一轴承滚道的圆弧和第二滚道的圆弧镜像设置。
24.进一步地，所述n为3时，
25.第一轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；
26.第三轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；
27.第二轴承滚道包含四段异心的圆弧，每段占截面周长的1/4；
28.第一轴承滚道的圆弧和第三滚道的圆弧镜像设置。
29.进一步地，轴承外圈是行星减速器内齿壳或行星减速器体壳，轴承内圈是输出端行星架。
30.进一步地，轴承内圈上还设置有限位孔，限位孔与滚珠装填孔连通；所述限位孔内设置有防止防脱出结构移动的限位装置。
31.进一步地，所述限位孔是平行于轴向孔的螺孔，限位装置是支紧螺丝。
32.前述多列多点接触式滚珠轴承的制作及装配方法包括以下步骤：
33.1】制作轴承外圈及轴承外圈上的n个轴承内滚道；
34.2】制作轴承内圈及轴承外圈上的至少一个轴向孔及n个滚珠装填孔；
35.3】制作轴承内圈及轴承内圈上的n个轴承外滚道，使滚珠装填孔将轴向孔与轴承外滚道连通；
36.4】滚珠装填
37.4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔将一个滚珠装填至一个滚道内；
38.4.2】旋转轴承外圈，使步骤4.1】中装填的滚珠错开滚珠装填孔；
39.4.3】经滚珠装填孔再将一个滚珠装填至滚道内；
40.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠均装填至滚道内；
41.4.5】循环步骤4.1至4.4装填其它滚道直至全部装完；
42.或4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔分别将一个滚珠装填至各滚道内；
43.4.2】旋转轴承外圈，使步骤4.1】中装填的各滚珠均错开滚珠装填孔；
44.4.3】经滚珠装填孔再将一个滚珠装填至各滚道内；
45.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠均装填至各滚道内；
46.5】向滚珠装填孔内安装防脱出结构封堵。
47.进一步地，多列多点接触式滚珠轴承的制作方法包括以下步骤：
48.1】制作轴承外圈及轴承外圈上的n个轴承内滚道；
49.2】制作轴承内圈上的轴向孔、n个滚珠装填孔及n个限位孔；所述轴向孔、滚珠装填孔及限位孔均制作完成后，分别在n个滚珠装填孔内均装入销轴，再通过各限位孔装入限位装置对各销轴进行固定，固定后，制作销轴，使各销轴远离轴承内滚道一端均与轴向孔的孔壁共面；
50.或，先制作轴承内圈上的n个滚珠装填孔及n个限位孔；所述n个滚珠装填孔及限位孔制作完成后，在n个滚珠装填孔内均装入销轴，再通过各限位孔装入限位装置对各销轴进行固定，固定后，再制作轴向孔，使各销轴远离轴承内滚道一端与轴向孔的孔壁共面；
51.3】制作轴承内圈及轴承内圈上的n个轴承外滚道，制作n个轴承外滚道的同时制作经滚珠装填孔伸入轴承外滚道内的各销轴，使各销轴伸入轴承外滚道一端与轴承外滚道道壁共面；制作完成后拆除销轴及限位装置；
52.4】滚珠装填
53.4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔将一个滚珠装填至一个滚道内；
54.4.2】旋转轴承外圈，使步骤4.1】中装填的滚珠错开滚珠装填孔；
55.4.3】经滚珠装填孔再将一个滚珠装填至滚道内；
56.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠均装填至滚道内；
57.4.5】循环步骤4.1至4.4装填其它滚道直至全部装完；
58.或4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔分别将一个滚珠装填至各滚道内；
59.4.2】旋转轴承外圈，使步骤4.1】中装填的各滚珠均错开滚珠装填孔；
60.4.3】经滚珠装填孔再将一个滚珠装填至各滚道内；
61.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠均装填至各滚道内；
62.5】向滚珠装填孔内安装销轴封堵，并通过限位孔装入限位装置对销轴进行固定。
63.同样地，也可以将相关部件全部设置在轴承外圈上。
64.本发明的优点在于：
65.1.本发明提供的多列多点接触式滚珠轴承，通过装填的方式进行滚珠安装，避免了传统内轴承外滚道采用上下拼接结构必然产生拼接缝隙的问题，制作的内圈轴承外滚道一次成型，提高了制造精度，这样有效保证的滚道刚度，降低了拼接式滚道缝隙使滚珠在滚道内的磨损。
66.2.本发明提供的多列多点接触式滚珠轴承，由于滚道相对于传统轴承刚度增加幅度很大，因此，提高了整个轴承的性能，使得轴承能够承载多个方向上的大载荷，且使用寿命长，可靠性高。
67.3.本发明提供的多列多点接触式滚珠轴承，由于列数较多，可以根据实际使用场合确定，因此从理论上讲，可以实现任何强度的负载；同时，由于各列滚珠的滚道弧度可以随机调整，该轴承可以承载任意方向上受到的负载，实现了全方向大载荷的正常工作。
68.4、本发明提供的多列多点接触式滚珠轴承，采用四点面对面或背对背镜像布置时，由于钢珠的受力点连线与旋转轴线一致，基本为纯滚动摩擦，因此大幅提高了对高速旋转的适应性。
附图说明
69.图1为现有四点接触式滚珠轴承某列的下滚道示意图；
70.图2为本发明结构示意图；
71.图3为本发明截面结构示意图；
72.图4为本发明应用于减速器结构示意图；
73.图5为本发明两列四点接触式实施例结构示意图；
74.图6为本发明两列背对背镜像实施例结构示意图；
75.图7为本发明两列面对面镜像实施例结构示意图；
76.图8为本发明三列实施例结构示意图；
77.附图明细：
78.1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为轴承内滚道，4为轴承外滚道，5为轴向孔，6为限位孔，7为滚珠，8为滚珠装填孔。
具体实施方式
79.为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
80.本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
81.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
82.从结构上来看，首先：
83.如图2、3所示，该多列多点接触式滚珠7轴承，包括轴承外圈1、轴承内圈2，轴承外圈1上设置有n轴承内滚道3，轴承内圈2上设置有n个与轴承内滚道3相适配的轴承外滚道4，各轴承内滚道3和轴承外滚道4组成n个轴承滚道，轴承滚珠7设置于轴承滚道内，n个轴承滚道之间空间隔离；其中n为自然数，且n≥2，也就是说，轴承内滚道3和轴承外滚道4数量相同且为多个或至少2个。
84.一般正常的轴承内滚道3截面为圆形，四点接触式轴承滚道轴承内圈2上设置有由两段异心的圆弧组成的轴承外滚道4，其截面为半圆形组合两段异心圆弧，这样可以承载四
个方向施加的载荷，即使在载荷并非正对时，也有相对空间偏移进行卸载。
85.而本发明提供的多列多点接触式轴承，相对较佳的方案中，各轴承滚道的截面包括至少一段与截面圆心不重合的圆弧(异心的圆弧)，且各轴承滚道的圆弧随机设置，这样载荷方向的数量就只与圆弧段数和圆弧的圆心位置相关，圆心位置和圆弧段数越多，对于各个方向及总载荷的卸载能力越强。
86.两列及以上的滚道时，我们可以考虑三种不同的结合方式：
87.1.完全随机的排列方式，也就是说，各列的圆弧数量及圆心位置，均随机设置；
88.2.完全重复的排列方式，也就是说，各列的圆弧数量及圆心位置，均相同设置；
89.3.镜像排列的方式：该方式存在两个分支：
90.①
中间列固定，两侧列镜像，也就是说，中心至少一列完全相同，即中心列的圆弧数量及圆心位置相同，这种情况下，以中心列为四点接触式的四段异心圆弧结构为佳，两侧镜像的结构选择各取两段异心圆弧位于相同一侧段的结构；一般奇数列情况下考虑该结构，这样结构相对较为平衡。
91.②
全部镜像，也就是说，一侧分布的所有列均包括一段圆弧，对侧分布的所有列均包括一段镜像圆弧，即两侧镜像设置，相当于单多组四点接触式的镜像复制；一般偶数列情况下考虑该结构，这样结构相对较为平衡。
92.考虑实际使用情况及加工成本，以下给出具体的三种参考结构：
93.1、如图5所示，滚道列数为2列，第一轴承滚道包含四段与截面圆心不重合的圆弧，每段占截面周长的1/4；第二轴承滚道也包含四段与截面圆心不重合的圆弧，每段占截面周长的1/4；第一轴承滚道的圆弧和第二滚道相同。相当于将传统的四点接触式滚珠7轴承重复合并为双列四点接触式滚珠7轴承。
94.2、滚道列数为2列，第一轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；第二轴承滚道包含两段异心的圆弧，每段占截面周长的1/2；第一轴承滚道的圆弧和第二滚道的圆弧镜像设置，呈现出的结构为背对背镜像(如图6所示)，或面对面镜像(如图7所示)。相对于传统的四点接触式滚珠7轴承来讲，该方案将传统的两段异心圆弧分解至两列滚道内，由两列滚道共同实现四点接触式，这样指数倍的增加了承载能力，另外，由于加工过程中可能产生的细小误差，实际各滚道在承载载荷时，受力方向也由于滚道列数及滚珠7数量的增加，成倍的增加了。因此，整体上极大地提高了轴承性能。
95.3、如图8所示，滚道列数为3列，第一轴承滚道包含一段与截面圆心不重合的圆弧，占截面周长的1/4；第三轴承滚道包含一段与截面圆心不重合的圆弧，占截面周长的1/4；第二轴承滚道包含两段异心的圆弧，占截面周长的1/2；第一轴承滚道的圆弧和第三滚道的圆弧镜像设置。相对于前述2列滚道，3列滚珠7的承载能力进一步增强，且3列及以上的滚道结构可以选择的圆弧结构更多，具体选择可结合实际工况考虑。这种镜像加中心四点接触式的组合方式，能够适应于绝大多数的应用场合，轴向及径向载荷均能承载，尤其在高速旋转过程中，性能表现非常优异。
96.为了便于安装，轴承内圈2上设置有至少一个轴向孔5，当设置一个轴向孔5时，所有滚珠装填孔8均设置在该轴向孔5内，当列数较少时，可以考虑采用一个轴向孔5，但当列数较多时，考虑一个过深的轴向孔5，可能影响整个轴承的刚度，因此可以均布开设；以与滚道数量相同的轴向孔5为例，各轴向孔5与轴承外滚道4位置对应处均设置有滚珠装填孔8，
滚珠装填孔8将轴向孔5和轴承内圈2轴承外滚道4连通，加工时，先将滚珠7送入各列的轴向孔5内，再通过对应的滚珠装填孔8将滚珠7装入该列滚道内，待所有列的滚道内滚珠7均装填完成后，通过滚珠装填孔8内设置有防止滚珠7脱出的防脱出结构进行封堵，即可完成安装。也可以考虑将轴向孔5及相关部件设置在轴承外圈1上。
97.防脱出结构可选择的形式非常多，其目的在于加工完成后，至少滚珠7在工作过程中，尤其是大载荷情况下不会从滚珠装填孔8内脱出；更好地方式是，不但滚珠7不会在工作过程中从滚珠装填孔8内脱出，同时，在需要检修时，能够打开滚道将滚珠7取出。
98.滚珠装填孔8应以垂直于滚道，即：垂直于轴向孔5方向设置为最佳，也可以设置斜向，但斜向设置时，一是会增加加工成本，二是存在降低轴承刚度的风险。
99.基于上述条件，给出两种具体结构以供参考。
100.1、在滚珠装填孔8内设置等腰梯形弹性套管，该套管面积较大的底面朝向轴承中心，面积较小的顶面朝向轴承外圈1轴承内滚道3，面积较大的直径大于滚珠7直径，面积较小的直径小于滚珠7直径，但差值需保障在安装时产生的形变可将滚珠7挤入，同时能够在滚珠7工作时经过该位置处受力时其强度保证滚珠7不被挤出。
101.选择上述结构时，也可以考虑将多个钢球全部装入后，增加堵头，直接将堵头挤入滚珠装填孔8内。但若增加堵头，应保证堵头伸入滚道内一端的表面与滚道壁共面，避免因此处凹凸不平挤伤滚珠7。
102.2、在滚珠装填孔8内设置销轴，再在轴承内圈2上设置限位孔6，限位孔6至少应与滚珠装填孔8连通，通过在限位孔6内装入限位装置，从而对销轴进行定位。限位孔6较好的方式是中心轴与轴向孔5中心轴平行，这样在进行限位顶紧时受力相对较为平衡。限位装置可以选择支紧螺丝等结构，将销轴固定好即可。对于多列结构，限位孔6应错位设置，越靠近中心列的限位孔6越深，在这种情况下，轴向孔5此时应等同于滚道数量，否则在开设限位孔6时存在一定的问题。
103.在对上述轴承进行加工时，可采用如下步骤进行，但应理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
104.一、无限位结构时的加工：
105.1】制作轴承外圈1及轴承外圈1上的n个轴承内滚道3；
106.2】制作轴承内圈2及轴承外圈1上的n个轴向孔5及n个滚珠装填孔8；
107.3】制作轴承内圈2及轴承内圈2上的n个轴承外滚道4，使滚珠装填孔8将轴向孔5与轴承外滚道4连通；
108.4】滚珠装填
109.滚珠装填前先将轴承内圈置于轴承外圈内，最好置于同一平面内，便于滚珠进行装填；
110.4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔8将一个滚珠7装填至一个滚道内；可以在滚珠7和/或滚道内涂抹黄油，以降低安装难度；
111.4.2】旋转轴承外圈1，使步骤4.1】中装填的滚珠7错开滚珠装填孔8；
112.4.3】经滚珠装填孔8再将一个滚珠7装填至滚道内；
113.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠7均装填至滚道内；
114.4.5】循环步骤4.1至4.4装填其它滚道直至全部装完；
115.或4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔8分别将一个滚珠7装填至各滚道内；
116.4.2】旋转轴承外圈1，使步骤4.1】中装填的各滚珠7均错开滚珠装填孔8；
117.4.3】经滚珠装填孔8再将一个滚珠7装填至各滚道内；
118.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠7均装填至各滚道内；
119.5】向滚珠装填孔内安装防脱出结构封堵。
120.二、带限位结构时的加工：
121.1】制作轴承外圈1及轴承外圈1上的n个轴承内滚道3；
122.2】制作轴承内圈2上的轴向孔5、n个滚珠装填孔8及n个限位孔6；所述轴向孔5、滚珠装填孔8及限位孔6均制作完成后，分别在n个滚珠装填孔8内均装入销轴，再通过各限位孔6装入限位装置对各销轴进行固定，固定后，制作销轴，使各销轴远离轴承内滚道3一端均与轴向孔5的孔壁共面；
123.或，先制作轴承内圈2上的n个滚珠装填孔8及n个限位孔6；所述n个滚珠装填孔8及n个限位孔6制作完成后，在n个滚珠装填孔8内均装入销轴，再通过各限位孔6装入限位装置对各销轴进行固定，固定后，再制作轴向孔5，使各销轴远离轴承内滚道3一端与轴向孔5的孔壁共面；
124.3】制作轴承内圈2及轴承内圈2上的n个轴承外滚道4，制作n个轴承外滚道4的同时制作经滚珠装填孔8伸入轴承外滚道4内的各销轴，使各销轴伸入轴承外滚道4一端与轴承外滚道4道壁共面；制作完成后拆除销轴及限位装置；
125.4】滚珠装填
126.滚珠装填前先将轴承内圈置于轴承外圈内，最好置于同一平面内，便于滚珠进行装填；
127.4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔8将一个滚珠7装填至一个滚道内；可以在滚珠7和/或滚道内涂抹黄油，以降低安装难度；
128.4.2】旋转轴承外圈1，使步骤4.1】中装填的滚珠7错开滚珠装填孔8；
129.4.3】经滚珠装填孔8再将一个滚珠7装填至滚道内；
130.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠7均装填至滚道内；
131.4.5】循环步骤4.1至4.4装填其它滚道直至全部装完；
132.或4.1】通过步骤3制作的滚珠装填孔8分别将一个滚珠7装填至各滚道内；
133.4.2】旋转轴承外圈1，使步骤4.1】中装填的各滚珠7均错开滚珠装填孔8；
134.4.3】经滚珠装填孔8再将一个滚珠7装填至各滚道内；
135.4.4】循环步骤4.2至4.3直至所有滚珠7均装填至各滚道内；
136.5】向滚珠装填孔内安装销轴封堵，并通过限位孔6装入限位装置对销轴进行固定。
137.前述轴承结构及加工方法，可直接应用于行星轮减速器中，如图4所示，具体是：
138.多列多点接触式滚珠7轴承的轴承外圈1等同于行星轮减速的内齿壳，轴承内圈2等同于行星轮减速器输出端行星架，其余部分相同。
139.同样地，也可以将安装所使用地结构设置在轴承外圈上。
140.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。